研究人員報(bào)告了由碲 (Te)納米晶體組成的任意半導(dǎo)體圖案的形成過程。在此過程中，碲酸鹽玻璃基板上形成了具有光導(dǎo)特性的 Te/TeO2玻璃納米復(fù)合界面。研究表明，這些激光寫入的圖案顯示出從近紫外（263 nm）到可見光譜的光響應(yīng)，并能在幾個(gè)月內(nèi)保持穩(wěn)定。具體來說，在波長為 400 納米、照明劑量為 0.07 mW/cm2 的條件下，測(cè)得了單激光寫入線條圖案的高響應(yīng)率（16.55 A/W ）和檢測(cè)率（5.25 × 1011 Jones）。這項(xiàng)研究說明了一種無需添加材料、只需一個(gè)激光加工步驟就能將碲酸鹽玻璃局部轉(zhuǎn)化為任意形狀的功能半導(dǎo)體的途徑。

圖 1：利用飛秒激光蝕刻半導(dǎo)體圖案，將碲玻璃變成 "透明 "光能收集器。

圖 2：（a）-（c）器件制備步驟和（d）半導(dǎo)體表征方法示意圖。

圖 3：(a) 激光刻寫參數(shù)對(duì)線條圖案電阻率（直流）的影響。 (b) 溫度對(duì)激光刻蝕圖案電阻率的影響，插圖為阿倫尼烏斯定律擬合圖。(c) 原始區(qū)域和激光寫入?yún)^(qū)域（2 × 2 mm2）的紫外-可見-近紅外吸收光譜測(cè)量圖。 (d)考慮到間接和直接帶隙吸收模型，原始區(qū)域和激光蝕刻區(qū)域的相應(yīng)Tauc圖。

研究在碲酸鹽玻璃表面觀察到了通過飛秒激光直寫工藝產(chǎn)生的碲和碲玻璃（Te/TeO2-glass）納米復(fù)合界面的光響應(yīng)。激光照射后，測(cè)得的電阻率比未改性材料的電阻率至少低 10 個(gè)數(shù)量級(jí)，與多晶碲的電阻率值相當(dāng)。通過飛秒激光束在碲酸鹽玻璃基底上的掃描，可以在任意遠(yuǎn)的位置之間寫入一條導(dǎo)電路徑。此外，還展示了以這種方式產(chǎn)生的線型圖案，其光響應(yīng)具有高度的可重復(fù)性和靈敏性，從近紫外光譜到可見光譜，可穩(wěn)定數(shù)月之久。這種制造工藝表明，可以在不添加任何材料的情況下，通過飛秒激光照射具有特定成分的非光電基底（本例中為碲酸鹽玻璃），將其轉(zhuǎn)化為半導(dǎo)體基底。

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Gözden Torun et al, Femtosecond-laser direct-write photoconductive patterns on tellurite glass, Physical Review Applied (2024). DOI: 10.1103/PhysRevApplied.21.014008

文章來源：激光橙

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